ミシガンのメーカーが沈没ベトナム哨戒艇を修復、退役軍人を称える

鋳造と機械加工の協力でベトナム時代哨戒艇の失われたコンポーネントを再設計

マスキゴン拠点のメーカーEagle CNCとEagle Alloyは、ベトナム時代の哨戒艇の重要なコンポーネントを鋼鋳造品として複製することに挑戦し、その能力を試しました。鋳造チームにとって、このプロジェクトは単なるボート修理ではなく、歴史の保存、奉仕と犠牲を払った人々の遺産を称え、その物語が世代を超えて語り継がれることを保証することです。

「この部品を再現できますか？」

それが、Mark Fazakerley氏が沈没したボートの船体から回収された腐食し破損したコンポーネントを調べながら尋ねた質問でした。一見単純な質問でしたが、これは単なる部品ではなく、単なるボートでもありませんでした。その船はベトナム戦争のオリジナルMark I PBR（哨戒艇、河川用）であり、問題の部品は60年物のポンプハウジング、ドライブシステムの重要なコンポーネントでした。ポンプハウジングが故障したとき、ボートはマスキゴン湖で予期せず沈没しました。

Fazakerley氏のPBRとのつながりは職業的でもあり、深く個人的でもあります。ベトナム戦争で従軍した海軍退役軍人である彼は、PBR任務に就く直前でLSD（ドック型揚陸艦）作戦に割り当てられました。彼のPBRへの関心は、マスキゴンのコミュニティでPBRに乗り組んだ友人たちを含め、ベトナムの河川で奉仕した人々への永続的なつながりを反映しています。Mark Fazakerley氏にとって、PBRの蘇生は単なる修理プロジェクトではなく、過去と奉仕した人々を称える使命でした。

その呼びかけに応え、マスキゴン拠点のEagle AlloyとEagle CNCが名乗りを上げました。両社は長年、金属鋳造と機械加工のリーダーとして活躍してきました。Mark Fazakerley氏がEagle Alloyの共同創業者であり、両社の取締役会共同議長でもあるという縁もありました。その後、エンジニア、金属鋳造者、機械加工スペシャリストによる数か月にわたる協力が続き、それぞれの専門知識を持ち寄って海軍史の一片を修復しました。結果は単なる技術的成功ではなく、退役軍人への賛辞であり、チームワークと共有されたコミットメントで何が達成できるかの証でした。

PBRの歴史的意義

河川哨戒艇はベトナム戦争で最も象徴的な艦艇の一つでした。ベトナムの河川とデルタの泥濘した状況から「褐水海軍」と呼ばれた部隊の一員として活動しました。これらのボートにはプロペラがなく、わずか18インチの水深でも運用可能で、伝統的な海軍艦艇では行けない浅く狭い内陸水路の哨戒に最適でした。

映画トリビア：「地獄の黙示録」で、ウィラード大尉（マーティン・シーン）を上流へ運ぶボートはPBRです。

PBRは1966年から1973年まで就役しました。小型、機動性が高く、重武装で、敵部隊の河川・運河偵察、敵補給の遮断、偵察哨戒などの高リスク任務を遂行しました。また、敵地での待ち伏せを実行する主要艦艇でもありました。乗組員は常時脅威と頻繁な砲火下で活動し、PBR任務は戦争の中で最も危険な任務の一つでした。約3,500人の水兵がこれらの艦艇に乗り組み、しばしば見過ごされる戦場で命を懸けました。

このプロジェクトの中心にあるボートは特別な歴史的価値を持ちます。最初のモデルであるMark I PBRです。海軍が建造した161隻のMark I艇のうち、これは#161、つまり最後に生産された同型艇であり、現在も稼働している唯一のMark Iとして知られています。

「スイサン湾を航行するPBR」、1966年（国立公文書館蔵）

船を捨てろ！沈没の挫折が機会に

Mark Fazakerley氏のPBRは、マスキゴン航空ショー「Wings Over Muskegon」で数回展示され、毎メモリアルデーにはUSS Silversides潜水艦と共に退役軍人デーイベントに参加してきました。その運用は、過去への稀な実感的なつながりを提供し、ベトナム戦争で奉仕した勇敢な男性たちの勇気と犠牲を生きた形で思い起こさせるものです。

マスキゴンのUSS Silversides潜水艦博物館で展示されるPBR #161

しかし、運悪く戦争を生き延びたボートが平時に災難に見舞われました。通常の外出中に、突然ボートが沈没しました。PBRは定期的にマスキゴン湖で遊覧を行っていましたが、この日、船内で大きな音がした後、警告なしにボートが急速に浸水し始めました。Mark氏の娘婿を含む乗客は、ボートが彼らの下で沈む中、飛び降りることを余儀なくされました。

4分以内にPBR #161は53フィートの水深に沈みました。幸い、近くの漁師が乗客と乗組員を救助し、負傷者は出ませんでした。右：漁師がPBR #161の乗客と乗組員を救助

Mark氏は二度とボートを見ることはないと思いましたが、ダイバーがボランティアで助け、サルベージバルーンを使って水面まで引き上げました。ボートを検査すると、故障原因が明らかになりました：ポンプハウジングの一部が破損していました。このコンポーネントは、水を汲み出しボートを推進する部品を接続・保護しています。これが故障すると、システムは水を船外へではなく船内へ急速に汲み込み始め、沈没を招きました。

各PBRには推進システムの両側にこれらのハウジングが2つあります。経年劣化と同一材料を考慮し、両方を交換することになりました。しかし障害がありました：オリジナル部品はすでに製造中止で、海軍の余剰在庫も数十年前に枯渇していました。そこで独創性が発揮され、Mark氏は友人たちの助けを借りて部品を再設計する機会を見出しました。

「鋳造所と機械工場への直接アクセスがなければ、この部品を再現することはできなかっただろう。それだったらボートの機能的使用は終わりだった」とMark氏は語ります。

Eagle AlloyとEagle CNCが挑戦を引き受けました。Eagle Alloyの鋳造専門知識とEagle CNCの精密機械加工を組み合わせ、部品をリバースエンジニアリングすることにしました。これは、損傷したコンポーネントを分析して構造と機能を理解し、より優れた性能と耐久性でゼロから鋳造と機械加工を行うことを含みます。

協力プロセス：スキャンから鋳造へ

図面がない中、Eagle AlloyとEagle CNCはコンセプトから完了まで緊密に連携し、慎重なデジタル再構築から始めて、現代的な製造プロセスを段階的に進めました。

Eagle Alloyは金型設計と鋳造準備に注力し、Eagle CNC（仕上げメーカー）は設計と最終製品がすべての必要仕様を満たすことを確認しました。両チームは同時に、しかし独立して作業し、整合性を保ちながら高品質を確保し、生産問題を最小限に抑え、よりスムーズな全体製造プロセスを構築しました。

以下は、割れたPBRポンプハウジングを交換するためにたどった道のりの概要です。

3Dスキャンと3Dモデル作成

最初のステップは、3Dスキャン技術を使用してオリジナルのポンプハウジングをスキャンすることでした。これにより、部品の表面と形状の詳細なデジタル画像が作成されました。Haven Metrologyがこのステップを担当し、オリジナル部品の3Dスキャンと詳細な3DモデルをEagle AlloyとEagle CNCに返却しました。これらは金型設計とその後のプロセス全体のガイドとなる出発点となりました。

金型設計と鋳造シミュレーション

Eagle Alloyが金型設計とデジタル環境での鋳造シミュレーションを担当しました。社内エンジニアが3Dモデリングと鋳造シミュレーションソフトウェアを使用して鋳造計画を作成しました。

オリジナルのポンプハウジングはニハード鉄で作られていました。これは非常に硬いが脆い材料です。破損部品の分析により広範な内部マイクロクラックが判明し、Eagle Alloyのエンジニアは時間経過による脆化が部品故障の原因と結論付けました。ステンレス鋼への切り替えが製品に最適で、耐久性と極端な温度への耐性を提供します。しかしまず、Eagle Alloyは代替材料で部品を正常に製造できるか確信する必要がありました。

MAGMAソフトウェアで実行された鋳造シミュレーションは、新しい部品に異なる材料を使用するため、計画プロセスの鍵となりました。Eagle Alloyのエンジニアは、金型のゲーティングシステムと注湯戦略を最適化して欠陥の可能性を最小限に抑える必要がありました。右：ポンプハウジングのMAGMA凝固シミュレーション、断面図（Eagle Alloy）。

「オリジナル部品は鉄製で、鉄は鋼よりも流れが良い」とEagle AlloyのエンジニアリングマネージャーJason Klein氏は説明します。「ブレードはほぼ1/8インチまで薄くなっているため、金属がそこまで到達し、すべての隅々まで熱く充填できることを確認する必要がありました。」

このプロセス（コンピュータ支援設計（CAD）から始まりシミュレーションに続く）は、Design for Manufacturing（DFM：製造のための設計）と呼ばれます。DFMとは、性能だけでなく、効率的かつコスト効率よく製造できるよう部品を設計することです。金属を注ぐ前に、エンジニアが早期に賢明な選択を行い、最終部品を必要な仕様で確実に製造できるようにします。

同時に、Eagle CNCも独自の分析を行いました。彼らのエンジニアは、2つのオリジナルポンプハウジングに多くの不整合があることに気づきました。これは、過去60年間の製造技術進歩を考えれば必ずしも驚きではありません。中間値を取り、Eagle CNCは公称寸法を設定し、新しいコンポーネントが現代製造基準に従って一貫性を持つことを保証しました。

両社は緊密に連携し、金型（とその結果としての鋳造品）がEagle CNCによる重要寸法の切削を可能にする十分な機械代を含むことを確認しました。

さらに、Eagle CNCは真鍮インサート（ポンプハウジングを貫通するシャフトベアリング）をゼロから作成しました。「壊れたハウジングからオリジナル部品を外科手術のように取り出すのに2時間以上かかりました。古い部品をハウジングから取り出した後、形状をリバースエンジニアリングしました」とEagle CNCのプロセスエンジニアリングマネージャーBrandon Mead氏は回想します。

これらのインサートは後にネジ切りされ、最終ポンプハウジングにねじ込まれ、タービンシャフトを回転させてボートを推進します。

3Dプリントと鋳造

新しいポンプハウジングの金型設計が完成すると、物理金型はオハイオ州のHumtown Productsによって3Dプリントされました。同社は3Dプリント砂型を専門としています。Eagle Alloyの主要プロセスはシェルモールドですが、3Dプリントモールドは試作と少量生産に最適なオプションです。

プリント後、Humtownが金型をEagle Alloyに納入し、金属鋳造を実施しました。右：Eagle Alloyオペレーターが3ピースコアを金型に組み立て（Eagle Alloy）。

鋳造を正しく行うには何度か試行が必要でした。部品の複雑な内部構造により、2ピースから3ピース金型への切り替えが必要で、それにはいくつかの再設計を要しました。

課題にもかかわらず、Humtownとの迅速なフィードバックと協力により素早い調整が可能になり、最終的に機能する金型設計に到達しました。Eagle Alloyは鋳造所で注湯を完了し、鋳造品をEagle CNCに送って仕上げを行いました。

Eagle CNCでの機械加工

製造プロセスにおいて、CNC機械加工はしばしば最後のステップであり、最も重要なステップの一つです。ここでは最終ディテールがすべて追加され、重要な公差が満たされ、他の調整が行われて部品が完成します。

機械加工チームはすでにモデルを研究し、機械加工プログラムを計画する機会がありましたが、実際の作業はEagle Alloyから鋳造品を受け取ったときに始まりました。カスタム工具をセットアップし、ワークピースを保持する治具を設計し、プロセス全体を通じて綿密に測定して、すべての部品が組み合わさり、計画通りに機能することを確認しました。

このプロジェクトは非常に複雑で、材料と労働の投資の観点からも多くがかかっていたため、Eagle CNCはエラーマージンゼロで臨みました。Brandon Mead氏は、PBRの歴史とそれに乗り組んだ退役軍人を称えるマスキゴン拠点の非営利団体Operation Black Sheepと緊密に協力しました。Black Sheepは最近、独自のMark II PBRを修復し、個々の部品がどのように組み合わさってボートを機能させるかについて貴重な洞察を提供しました。また、Mark氏のPBRをサービス外の間、倉庫で保管し、メーカーが容易に検査できるようにしました。

「部品とその用途を理解しようとしていました」とBrandon氏は言います。「部品の穴を見るだけでは不十分で、それが何のためで、嵌合コンポーネントを理解することが不可欠です。これは寸法、公差、クリアランス、時には改善にも影響します。」

左から右：Eagle Alloyの生鋳造品；Eagle CNCの治具内部品；Eagle CNCの機械加工後部品

Black Sheep訪問で得た新たな知識に基づき、Eagle CNCは元の計画の複数のイテレーションを経験しました。最初の部品処理にはほぼ2週間かかったと推定されます。Eagle CNC社長Jason Clark氏によると、2つ目の部品は約4時間でした。

Eagle CNCは複数の機械を使用して部品を加工しました。ポンプハウジングはDoosan 5500横型フライス盤で、社内製の2つの機械加工治具を使用して加工されました。一方、部品のコアを貫通する真鍮インサートは、Mazak Multiplex 6200Y横型旋盤で素材から加工され、Eagle CNCが設計した完全カスタム治具とプログラミングを使用しました。

協力の要として、Eagle CNCのリバースエンジニアリングされたポンプハウジングでの作業は、機械加工スキルの幅広さを示しました。

「みんな能力があることはわかっていました」とJason Clark氏は言います。「エンジニアリング部門をこういった案件でテストし、製品と完成したソリューションとして結実するのを見るのはクールです。」

Brandon Mead氏、Eagle CNCプロセスエンジニアリングマネージャー、完成した両部品とともに

左から右：オリジナルポンプハウジング；再設計ポンプハウジング

左から右：オリジナルシャフトベアリング；再設計シャフトベアリング

協働製造が品質と効率の鍵

このプロジェクトの最大の強みの一つは、Eagle Group内の機械加工と鋳造会社の協力でした。Eagle CNCがストックから直接部品を機械加工することもできましたが、そのアプローチでは材料コストがはるかに高く、コストもかさみます。鋳造してから機械加工することで、プロジェクト全体のコストを数千ドル削減しました。ビレットからの機械加工だけの材料コストで、コストが4倍に増える可能性がありました。

この種の協力は、Eagle Groupのアプローチの特徴であり、複雑なコンポーネントの完全なソリューションを顧客に提供します。この場合、単一チームでは達成できなかった歴史的に重要な部品を蘇らせることにもなりました。

金属を超えて：Eagle GroupのPBRプロジェクトが意味するもの

割れたポンプハウジングの再設計アイデアから完了まで4か月かかりました。新しいコンポーネントは完成し、Eagle Groupはボートを最高の状態にするための追加修理をいくつか進めています。Mark Fazakerley氏は7月4日までに水上に戻せることを期待しています。

ベトナム戦争世代の多くにとって、PBR #161は強力な象徴です。歴史を保存し、物語を未来の世代に生かし続ける具体的な方法として機能します。

トップページコラージュ：1969年6月、南ベトナミ・ミトー川のPBR（哨戒艇、河川用）（国立公文書館蔵）；Eagle Alloyオペレーターがポンプハウジング金型にステンレス鋼を注湯